Nanoteknoloji, atom ve moleküllerin birleşmesi ile oluşan nanometre ölçekli yapılar olarak tanımlanabilir. Öncelikle nanometrenin kısaca anlamına değinmek gerekirse, metrenin milyarda biridir. Bir çoğumuzun gözünde canlanmamış olabilir, işte bir örnek ile nanometre ölçeği.
Nanoteknoloji, nano ölçekteki yapıların ve bileşenlerin yardımıyla yeni malzemeler üretilmesini, tasarımını, kontrolünü sağlamaktadır. Nanoteknoloji uzmanlarının amaçları “özgünlük”, “yenilik” ve “maddenin temelinden kazanılan en iyi özellikleri” sunmaktır. Günümüz Dünyasında ve gelişen teknoloji içinde nanoteknoloji de önemli bir yer almaktadır.
Kullanılan mühendislik malzemelerinin birçok özelliği mikrometre düzeyinde ki iç yapılarından kaynaklanmaktadır. Nano ölçekte üretilen malzemelerin ise üstün özellikleri ise mikro metreden 10 veya birkaç yüz kat daha küçük yapılarından kaynaklanmaktadır. Nano boyutlarına inildikçe görüyoruz ki kuantum özellikleri ön plana çıkmaktadır. Bu da malzemeye üstün özellikler sunmaktadır.
Örneğin, karbonun bir allotropu olan fulleren (C60) ile oluşturulan “karbon nanotüp” bize geleneksel mühendislik malzemelerinden (çelik, bakır, titanyum) daha üstün özellikler sunuyor. En az 20 atomlu ve 0 boyuttaki yapılar fulleren olarak adlandırılmaktadır. Bunlar petek biçimde dizilmiştir. Düz bir plaka olarak bulunan fulleren nano boyutta yapılan çalışmalar sonucu tüp şekline getirilmektedir. Böylece “karbon nanotüp” dediğimiz yapı oluşmuştur.
| Özellikler | Karbon Nanotüp | Diğer Malzemeler |
| Boyut | 0.6-1.8 nm çapında | Elektron demeti ile 50-5 nm çizgiler oluşturulabilir |
| Yoğunluk | 1.33-1.40 g/cm3 | Mg: 1.738 g/cm3 |
| Gerilme mukavemeti | 45 GPa | En sağlam Çelik max. 2 GPa |
| Esneklik | Düğüm olabilecek kadar esnek | Metaller kırılır |
| Akım taşıma Kapasitesi | 1 Gigaamper/cm2 | Bakır tel 1 megaamper/cm2 den küçük |
| Alan yayma | 1 mm uzaklıkta Fosfor atomlarını uyarabilir | Molibden uç 50-100 V/mikrometre |
| Isı iletimi | 25⁰C ‘de 6000 W/Mk | Saf elmas 3320 W/Mk |
| Sıcaklığa bağlı dayanıklık | Havada 750⁰C | Mikroçiplerde metaller 600C’den küçük |
Kısaca nano ölçekten, nanoteknolojiden ve nano boyutta üretilen karbon nanotüp ile diğer malzemeler hakkında bilgi edinip, karşılaştırmasını yaptık. Şimdi kullanım alanlarından bahsetmek gerekirse;
Nanoteknoloji Kullanım Alanları
Nanoelektronik ve bilgisayar teknolojisi;
Nano ölçekte elektronik devre elemanları üretimiyle bilgisayar mimarisinde ve tasarımında önemli gelişmeler olmaktadır. Nano ölçekte veri saklamak günümüzde ayrı bir önem kazanmıştır. Gün geçtikçe bilgisayar ve elektronik sektörü daha küçük, daha ince, daha hafif ürünler üretme vizyonu içinde olup, bunu da nanoteknolojiye borçludur.
Havacılık ve uzay çalışmaları;
Uzay çalışmaları ve uzay mekikleri için üretilen robot ve uzay mekikleri için gerek ağırlık bakımından gerekse uzayda ki koşullar nedeniyle yüksek dayanımlı malzeme kullanılması gerekmektedir. Nanoteknoloji ürünü malzemeler ve aygıtların kullanılması çözüm getirmektedir. Roket ve uzay istasyonları için öncelikle ısıya dayanıklı nanoyapılı kaplama yapılması ve nano ölçekte aygıtlar kullanılmaktadır.
Tıp ve Sağlık
Hayatın yapıtaşları olan, proteinler, nükleik asitler, karbonhidratlar boyutları ve dizilişleri itibarı ile nano malzeme olarak sayılabilir. Gen çalışmaları günümüzde büyük önem kazanmıştır, bunun içinde nano ölçekte ki aygıtlarla bu işin zorlukları aşılabileceği tahmin edilmektedir. Ayrıca bir diğer uygulama da hayati olan hastalıklarda vücut içine yerleşen bir sensör ile haber verilmesidir.
Savunma
Savunma sanayinde nanoteknolojinin uygulama alanları öncelikle olarak tekstil, daha sonra haberleşme ve algılama sistemleri gelmektedir. Bugün üretilen çelik yelekler karbon nanotüp katkılı ve çelikten 10 kat daha güçlüdür , bunun yanında hafiftir.
Nanoteknoloji insanoğlunun Dünya’yı atomsal ve molekülsel olarak anlamasını sağlamaktadır. Bilim insanlarının asıl hedefleri nanoteknoloji kullanarak malzemelerin olduğundan daha sağlam yapmaktır. Tabi ki düzenli bilgi birikimi ve araştırmalar doğrultusunda nanoteknoloji ilerlemesini sürdürmektedir. Hayatımızda daha ince, daha küçük, daha hafif malzemeler girdikçe nano malzemelerin arttığını göreceğiz.